数控加工切削用量的选择

1、数控加工切削用量的选择 在数控加工中， 切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内 容，切削用量的大小对加工效率、加工质量、刀具磨损和加工成 本均有显著影响。 切削用量选择得当， 可提高加工效率和提高刀 具的使用寿命。那么如何才能合理选择它呢？ 讲到切削用量的选择， 大多数的教材和文献都说是根据计算 公式得出来的。而且刀具、机床出厂时都附有切削用量推荐表， 那我们是不是就是直接选用上面的数值来加工呢？本文重点将 围绕这方面展开议论。 希望能给同行有所帮助， 特别是能给新手 有所帮助。 1 数控加工中切削用量的选择原则 切削用量包括切削速度（主轴转速）、背吃刀量、进给量， 通常称为切削用量三要素。

2、数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速n 或切削速度vc （用于恒线速度切削）、进给速度转vf或进给量 f 。这些参数均应在机床给定的允许范围内选取。它们的选择原 则是由切削的条件决定的。 1.1 粗车 粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用 度，选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量ap，其次 根据机床动力和刚性的限制条件，选取尽可能大的进给量f，最 后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度 vc 。增大背吃刀 量 ap 可使走刀次数减少，增大进给量 f 有利于断屑。 1.2 半精与精车 半精与精车时， 因为要保证加工的质量和提高生产率节约加 工成本。 加工切削用

3、量的选择应该要用小而均匀的背吃刀量， 慢 的进给但不能太慢， 以免延长了加工时间， 高的主轴转速以提高 工件加工表面的质量。 选取的刀具性能要高， 尽可能地提高切削 速度减少加工的时间及换刀的次数。 数铣、加工中心铣削加工的切削用量包括主轴旋转速度、 切 削进给速度、背吃刀量（加工深度 Z）和侧吃刀量XY。机床一刀 具工件系统的刚性是限制切削用量的重要因素。 从刀具耐用度 出发，切削用量的选择方法是先选择背吃刀量或侧吃刀量， 其次 选择切削进给速度， 最后确定主轴旋转速度。 因为数控铣削能够 采取多种多样的加工方法， 对于不同的加工方法， 需要选择不同 的切削用量。 铣削用量是加工过程中重要的

4、组成部分， 合理选择 切削用量的原则是：粗加工时，是以去除多余的材料为主，在机 床与刀具的能力范围内尽可能保证较高的金属切除率； 半精加工 和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济 性和加工成本。 首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量； 其次根 据已加工表面的粗糙度要求， 选取较小的进给量； 最后在保证刀 具耐用度的前提下， 尽可能选取较高的切削速度， 降低加工成本。 2 影响切削用量的因素 由上面的切削用量的选择原则我们知道， 决定切削用量数值 的主要因素有以下四个方面： 2.1 数控加工机床 切削用量的选择应控制在机床的允许的功率和速度范围之 内，机床的刚性应保证在加工的过程

5、中不发生较大振动， 保持热 稳定性好，热变形小，即可适当提高切削 用量。 2.2 刀具 磨刀不误砍柴工， 寓意着一把好刀的重要性。 刀具在切削过 程中，除了主要承受刀具和工件之间的切削抗力之外， 还要承受 切屑和刀具前刀面的摩擦力、 刀具主后刀面和工件的摩擦力、 刀 具和工件的冲击力以及由于工件被切除部分的变形及切屑和刀 具之间的摩擦所产生的高温等， 因此，刀具材料的选择至关重要。 表 1 就是刀具材料的切削性能情况。 现在数控机床所用的刀具多采用可转位刀片（机夹刀片）。 机夹刀片的材料和形状尺寸须按工件材料、加工部位的几何形 状、粗、精加工等选用。刀片的成本相对一体式的刀具还是比较 划算的，

6、 所以选取的刀片应该选用切削性能较高的刀片， 为节约 加工成本而一味选用较便宜的刀片实际上可能反而因为经常更 换增加了刀具成本。 新型材料刀片虽然价格较贵， 但可以缩短加 工时间，延长刀具寿命，提高产品质量，因此可能具有更好的经 济性。 2.3 工件 工件材料不同，易切削性不同，断屑情况也不同，有时采用 各种热处理方法可改善其切削性能， 不同的切削材料所选择的加 工刀具也不一样， 从而影响着切削用量的选择。 进给量 f 的选取 主要依据工件材料的力学性能、 刀具材料、 工件表面粗糙度等因 素。工件材料强度和硬度越高， f 越小；反之则越大。常见的工 件材料铝合金易切削，铸铁、结构钢、高碳钢等较

7、难切削，不锈 钢、钛合金切削困难， 有时采用各种热处理方法可改善其切削性 能。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。 工件表面 粗糙度要求越高， f 就越小。工件刚性差或刀具强度低时，应取 较小值。还有工件的结构、 形状对切削用量的选择影响也比较大。 如薄板形工件， 由于机床振动、 切削力及薄板的弹性退让极易产 生切削面的振动而影响加工精度， 从而难以保证薄板厚度尺寸公 差和表面粗糙度， 这时， 选取的加工方式与切削用量还要根据实 际情况而定。 2.4 冷却液 冷却液具有冷却和润滑作用， 可带走切削过程产生的切削热 与切屑，降低工件、刀具、夹具机床的温升，减少刀具与工件的 摩擦，提高刀具

8、寿命和工件表面加工质量。使用冷却液后，通常 可以适量增加切削用量，提高生产效率，节约成本。 现在，随着CAD/CAM技术的发展，许多CAD/CAM软件都提供 自动编程功能，这些软件能提供各种各样的加工方法与加工方 式。采用这些不同的加工方式也能影响着加工过程中切削用量的 数值。还有近年兴起的高速切削， 它是针对不同金属材料的工件， 当切削速度到达某一特定值时， 切削温度不但不会升高反而会降 低，产品的质量也会改善，生产效率也会大幅度提高。它打破了 传统加工切削条件的制约， 相对传统加工具有显著的优越性， 所 以得到工业界越来越广泛的应用。 由此可见，数控加工过程中， 合理地选择切削用量并不容易

9、。 所谓“合理的”切削用量是指充分利用现有条件： 包括机床动力 性能（功率、扭矩）和刀具切削性能（硬度、耐磨性），达到所 要求加工质量前提下， 减少加工所需的时间以获得高的生产率和 降低加工成本所用的切削用量。 切削加工中， 切削用量三要素是 相互联系的，其中任一参数的改变都会导致另外参数产生变化。 当切削用量增大时，刀刃负荷也相应的增加，而且切削热增加， 刀具磨损加快， 从而又限制了加工速度与加工成本的提高。 因此， 我们要做的不是单一地从计算公式里得出数值就用行了。 而是要 根据经验把算出来的数值作为参考得出经验的数值， 能保证此时 的高生产率和低加工成本才是合理的。 数控技术经过近 10 年的高速发展，现在已进入高速加工时 代。其选择切削用量的原则是“少切快